JP6390069B1

JP6390069B1 - 音響装置

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Publication number: JP6390069B1
Application number: JP2018526267A
Authority: JP
Inventors: 功児小林; 竜太香川
Original assignee: GHENSOW JAPAN INC.
Current assignee: GHENSOW JAPAN INC.
Priority date: 2018-01-12
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2018-09-19
Anticipated expiration: 2038-01-12
Also published as: JPWO2019138539A1; WO2019138539A1

Abstract

ピアノの響板に力学的負荷をかけない取付構造を備えた音響装置を提供する。音響装置１０は、加振機構１１と、加振機構保持部１２と、響棒支持部１３と、板バネ１４とを備える。ただし厳密には、響板１および響棒２を含む。加振機構１１は加振機構保持部１２に保持され一体化されている。また、響棒支持部１３はピアノの響棒２に支持されている。板バネ１４は、響棒支持部１３に連設されるとともに、加振機構保持部１２に連設される。振動子３１は板バネ貫通孔６３を貫通するとともに、板バネ１４裏面に係止される。振動子突出部３７の長さは響棒支持部天面部５の厚さよりも若干長い。板バネ１４は弾性変形し、振動子３１は響棒２に緩やかに押圧される。音響信号は振動子３１の振動に変換され、緩やかな押圧状態により、振動は響棒２を介して響板１に伝達される。これにより、音響装置１０は作動する。

Description

本発明は、音響装置に関し、特にピアノの響板を利用する音響装置および音響システムに関する。

従来から、自動演奏可能なピアノがある。日本でも、１９８０年〜９０年代にかけ、店舗のインテリアとして展示されていた。しかしながら、演奏者が演奏するのと同様、ハンマーで弦を叩く等物理的な駆動を伴うため、故障が多い。長期間の使用により故障しても、ピアノの調律師では電気の修理はできず、また修理交換のための部品がない。このような事情により、自動演奏可能なピアノの取り扱いは減りつつある。

一方で、一般家庭でも、グランドピアノやアップライトピアノが購入されていた時期があるが、現在では使用されないままのことが多い。また、中古市場にも多くのピアノが比較的安価で流通している。

さらに、電子ピアノにおいて、自然楽器としての生ピアノ（グランドピアノやアップライトピアノ）における響板を再現し、音響装置として利用するものもある（例えば特許文献１）。

近年、デジタル技術の発達により、音楽を電子デバイスにより再生することが、容易になった。

以上の複合的な背景により、既存のグランドピアノやアップライトピアノの響板を音響装置として、スマートフォンなどの電子デバイスからの音響信号により音楽を再生することが試みられている（例えば特許文献２）。

このような音響装置を備えたピアノでは、音楽再生に合せて、演奏者が同時演奏でき、音楽教育に適している。

特開2017-067913号公報特開2015-114457号公報

上記音響装置では、電気信号を振動に変換する加振機構を介して、振動を響板に伝達する。したがって、振動の響板への伝達に不具合があると、音楽再生できなくなる。したがって、加振機構と響板との取付構造が重要になる。

上記音響装置では、加振機構または加振機構の振動子を響板に直接固定している。これにより振動は響板に確実に伝達される。

さらに、振動子を介してある程度の負荷をかけて響板を押圧する必要がある。これにより、振動子が加振時に反発して響板から離間することを防止する。なお、少しでも振動子が響板から離間すると、振動は響板に伝達されない。

しかしながら、響板を加工したり、響板に直接負荷をかければ、響板本来の音色を再生できくなるおそれがある。すなわち、ピアノ本来の機能を損なうおそれがある。

また、一度取付けると取外しが難しく、取り外しても加工跡が残り中古売買の際の評価額が低くなる等の理由により、試しに加振機構を取り付けようとする契機にならない。

本発明は上記課題を解決するものであり、響板に力学的負荷をかけない取付構造を備えた音響装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、ピアノに取付けられる音響装置である。音響装置は、外部からの音響信号に基づき加振する加振機構と、前記加振機構を保持する加振機構保持部と、ピアノの響棒に支持される響棒支持部と、前記響棒支持部に連設されるとともに、前記加振機構保持部に連設され、前記加振機構の振動子を響棒に押圧させる板バネと、を備える。

板バネの弾性機能により振動子は響棒に緩やかに押圧される。振動子の振動は響棒を介して響板に伝達される。これにより、音響装置は作動する。この当接状態（緩やかな押圧状態）において、響板には負荷は発生しない。

上記発明において好ましくは、前記板バネは貫通孔を有し、前記振動子は、貫通孔を貫通するとともに、前記板バネに係止される。

これにより、振動子は響棒に緩やかに押圧される。

上記発明において好ましくは、前記振動子は、貫通部と突出部とを含む多段構造を有し、前記貫通部は前記貫通孔に対応して前記貫通孔以下の径を有し、前記突出部は前記貫通孔より突出して、前記突出部の一端面は前記響棒に当接され、前記突出部は前記貫通孔超の径を有し、前記突出部の他端面外周は前記板バネに当接される。

これにより、振動子は、貫通孔を貫通するとともに、板バネに係止される。

上記発明において好ましくは、前記響棒支持部と前記板バネとは分離可能であり、前記響棒支持部は、前記響棒支持部の連設面から垂直に延設される係止ピンを有し、前記板バネは、長手方向一端に切り欠けを有し、前記板バネがスライドして、前記切り欠けが前記係止ピンに係合するとともに、前記板バネが前記係止ピン頭部に係止されて、前記響棒支持部と前記板バネとが連設される。

響棒支持部と板バネとの連設構造の一端がスライド係合であるため、取付容易となる。

上記発明において好ましくは、前記板バネの連設面側かつ切り欠け側には斜面が形成されている。

これにより、バールによる釘抜き動作と同様な動作により、スライド係合が可能となる。

上記発明において好ましくは、前記響棒支持部は、響棒の側面を挟持する。

上記発明において好ましくは、前記響棒支持部は、響棒正面に対向する天面部と、天面の両端から延設され響棒側面に対向する側面部とからなるクランプ機構であり、前記天面部と響棒正面との間には緩衝部材が介設される。

上記発明において好ましくは、前記響棒支持部は、４カ所以上にて響棒に支持される。

響棒支持部は４カ所の挟持により響棒に支持されるため、偏心がなく、容易に取付可能である。また、緩衝部材により、響棒への振動伝播が遮断される。

本発明に係る音響装置によれば、響板に力学的負荷をかけない。その結果、ピアノ本来の音色を維持できる。

また、取付容易であるとともに、取外しが容易であり、かつ、響板に加工跡が残らない。加振機構を取り外せば、元のピアノに戻る。したがって、試しに加振機構を取り付けようとする契機となる。

グランドピアノの概略断面図グランドピアノの分解斜視図グランドピアノの響板を下方から見た図アップライトピアノの分解斜視図アップライトピアノの響板を裏側から見た図音響装置の概略斜視図音響装置の側面図加振機構の概略断面図響棒支持部の概略斜視図板バネ詳細図音響装置要部の部分断面斜視図音楽装置要部の斜視図（響棒押圧状態）動作説明図（板バネ機能前）動作説明図（板バネ機能時・非加振時）動作説明図（板バネ機能時・加振時）動作説明図（取付動作・側面図）動作説明図（取付動作・斜視図）音楽装置要部の斜視図（変形例）

〜グランドピアノ概要〜
図１は、グランドピアノの概略断面図である。図２は、分解斜視図である。グランドピアノの基本構造について簡単に説明する。

グランドピアノは、鍵盤、ハンマー、ダンパー、弦、響板、ブリッジ等から構成される。

弦は水平にかつ奏者の正面方向に張られている。

鍵盤を打つと、連動してダンパーがあがると共にハンマーが弦を叩いて振動させる。この振動は弦振動の端の一つであるブリッジから響板に伝わり拡大される。鍵盤から手を離すとダンパーが降り、振動が止められる。

またペダルによって全てのダンパーがあげられていると、打弦されていない他の弦も共鳴し、ピアノ独特の響きを作り出す。

グランドピアノでは弦を覆う上蓋（大屋根）がついており、これを持ち上げることによってより豊かな音量を出すことが出来る。これは支え棒によって斜め約45度に固定される。これにより音が指向性を帯びる。

響板および響棒についてさらに詳しく説明する。

響板・響棒は弦の下に位置し、ブリッジを通じて伝えられた弦の振動を空気に効率良く伝える。響板は柾目に木取りされておりその方向はブリッジの長さ方向に一致させるのが一般的である。

響棒は響板のブリッジに対して反対面に位置し、やはり柾目に木取りされている。

響棒は響板木目方向に対して、つまりブリッジの長さ方向に対しても交差する方向に配置される。響棒は響板を支える骨組みの役目を果たす。響板・響棒材を伝わる音は木目方向と木目横断方向ではおよそ所定の比率となる。響棒は響板の柾目横断方向への振動の伝播を助け、これにより、響板全体に振動が均質に伝わる。

図３は、響板１を下方から見た図である。複数の支柱３がグランドピアノを水平方向に支える。響板１は支柱３の上に位置する。響板１下側には、複数の響棒２が設けられている。図示点線はブリッジ相当位置を示す。

音響装置１０は響棒２に取付られる。図１および図３に音響装置１０を追記する。

〜アップライトピアノ概要〜
音響装置１０はグランドピアノと同様にアップライトピアノにも適用可能である。

図４は、アップライトピアノの分解斜視図である。図５は、響板１を裏側から見た図である。アップライトピアノの基本構造についてグランドピアノと比較して説明する。

グランドピアノはフレーム、弦、響板等を水平方向に配置するのに対し、アップライトピアノではフレーム、弦、響板等を鉛直方向に配置する。これにより、グランドピアノに比べて、アップライトピアノは設置スペースを要しなくなる。

グランドピアノでは、ハンマーが反動と重力によって自然な動きで下に落ちるのに対し、アップライトピアノでは、バネによりハンマーを戻す。

その他の構成はグランドピアノと同様であり、動作もグランドピアノと同様である。すなわち、鍵盤を打つと、連動してダンパーがあがると共にハンマーが弦を叩いて振動させる。この振動は弦振動の端の一つであるブリッジから響板に伝わり拡大される。鍵盤から手を離すとダンパーが降り、振動が止められる。

響板１の一面にはブリッジが設けられ、反対側の面には複数の響棒２が設けられる。複数の支柱３がアップライトピアノを鉛直方向に支える。響板１は支柱３の内側に位置する。

音響装置１０は響棒２に取付られる。図５に音響装置１０を追記する。

すなわち、グランドピアノにおける音響装置１０とアップライトピアノにおける音響装置１０とは、取付方向が異なる以外は、ほぼ共通である。

〜音響システム〜
図３および図５の例において、２つの音響装置１０Ａ，Ｂが設けられている。音響装置１０Ａは支柱３Ａに設けられ響棒２Ａに当接される。音響装置１０Ｂは支柱３Ｂに響棒２Ｂに当接される。響棒２Ａは高音側にあり、響棒２Ｂは低音側にある。

ところで、もともと、響板１は高音から低音まで広音域において響くようにできている。言い換えると、響板１は音域を選択し、高音は高音側で響かせ、低音は低音側で響かせる。

音響装置１０Ａ，Ｂには、一つの電子デバイスから同じ音響信号が付与される。音響信号には高音から低音まで含まれる。

音響装置１０Ａから、高音から低音まで含まれる音響信号が入力されるが、響板１は高音側にて高音を選択し、高音を響かせる。

音響装置１０Ｂから、高音から低音まで含まれる音響信号が入力されるが、響板１は低音側にて低音を選択し、低音を響かせる。

これにより、音響システムは、高音から低音まで広音域において、音楽を再生できる。

なお、上記では、２つの音響装置１０Ａ，Ｂを用いたが、響板１は、もともと、響板１は高音から低音まで広音域において響くようにできているため、１つの音響装置１０でも、充分に、高音から低音まで広音域において、音楽を再生できる。

〜音響装置〜
図６は、音響装置１０の概略斜視図である。図７は、音響装置の側面図である。

音響装置１０は、加振機構１１と、加振機構保持部１２と、響棒支持部１３と、板バネ１４とを備える。ただし、厳密には、音響装置１０は、響板１および響棒２を含む。

図８は加振機構１１の概略断面図である。加振機構１１は外部からの音響信号に基づき加振する。

加振機構１１は、永久磁石３２と、永久磁石３２を取り囲むヨーク３３と、ダンパー３５によって磁気ギャップ内に位置するようにヨーク３３に支持されるボイスコイル３４とを含む（図９および図１０参照）。ボイスコイル３４には、出力端としての棒状の振動子３１が固定されている。ヨーク部材３３の外周はケースにより覆われている。ダンパー３５は平坦な板ばねを所定の形状に切り抜いたものである。

加振機構１１では、ボイスコイル３４に音響信号に対応する電流が供給されることにより、ボイスコイル３４によって振動子３１が振動する。

振動子３１は、貫通部３６と突出部３７とを含む多段構造を有する。振動子３１と板バネ１４の関係については、図１１および図１２に対応する記載において詳述する。

加振機構保持部１２は加振機構１１を保持しながら、板バネ１４を介して響棒支持部１３に連設される。

図示の例では、加振機構保持部１２は、加振機構１１ケースの略円形に対応するように周方向に保持する環状保持部４１と、響棒支持部１３、板バネ１４と一体とするためのネジ４３が挿通されるネジ孔４２とを有する。

図９は、響棒支持部１３の概略斜視図である。響棒支持部１３はピアノの響棒２に支持される。

響棒支持部１３は、響棒正面に対向する天面部５１と、天面５１の両端から延設され響棒２側面に対向する側面部５２，５２とからなる略Ｃ字状のクランプ機構である。

側面部５２，５２には、それぞれ２カ所、計４カ所の締め具５３を有する。響棒支持部の締め具５３は響棒２の側面を挟持する。４点支持されることにより、偏心なく固定できる。

天面部５１には大きな開口部５４が設けられている。開口部５４を介して、振動子３１は響棒２正面と当接する。

天面部５１において、開口部５４の一端にはネジ４３用のネジ孔５５が設けられている。開口部５４の他端には頭部付係止ピン５６が設けられている。

天面部５１裏面と響棒２正面との間には緩衝部材５７が介設される。緩衝部材５７はたとえば、ゴム部材である。

響棒支持部１３において、確実な挟持のために適度な剛性が必要である。樹脂製でも良いが、金属製（例えばアルミ製）であることが好ましい。

響棒支持部１３と板バネ１４の関係については、図１１および図１２に対応する記載において詳述する。

図１０は、板バネ１４の詳細を示す平面図および側面図である。

板バネ１４は、長手方向一端に略Ｕ字状の切り欠け６１を有する。長手方向他端にネジ４３用のネジ孔６２を有する。また、中央に振動子３１用貫通孔６３を有する。

板バネ１４の裏面（響棒支持部１３連設側）であって、切り欠け６１側には、斜面６４が形成されている。

板バネ１４は弾性変形可能であれば、材質は限定されず、金属製でもよいし、樹脂製でもよい。

次に、各構成要件間の関係について、説明する。図１１は音響装置１０要部の部分断面斜視図である。図１２は音楽装置１０要部の斜視図であり、振動子３１が響棒２押圧さてれている状態を示す。説明の便宜の為、響棒２を半透明で図示している。

加振機構１１は加振機構保持部１２に保持され一体化されている。また、響棒支持部１３はピアノの響棒２に支持されている。

板バネ１４一端側では、板バネ１４がスライドして、切り欠け６１が係止ピン５６に係合するとともに、板バネ表面が係止ピン５６頭部に係止される。

板バネ１４他端側では、ネジ孔５５、ネジ孔６２、ネジ孔４２が連通するように配置され、ネジ孔５５，６２，４２に、ネジ４３が螺合され、加振機構保持部１２と、響棒支持部１３と、板バネ１４とが一体化される。

つまり、板バネ１４は、響棒支持部１３に連設されるとともに、加振機構保持部１２に連設される。

更に、振動子貫通部３６は板バネ貫通孔６３に対応して貫通孔６３以下の径を有している。これにより、貫通部３６は貫通孔６３を貫通している。

振動子突出部３７は貫通孔６３より突出して、突出部３７の一端面は響棒２に当接される。突出部３７は貫通孔６３超の径を有し、突出部３７の他端面外周は板バネ１４に当接される。

つまり、振動子３１は、貫通孔６３を貫通するとともに、板バネ１４裏面に係止される。

〜押圧動作〜
上記構成による押圧動作について説明する。図１３は板バネ機能前の状態を示し、図１４は板バネ機能時（非加振時）の状態を示す。

板バネ１４の両端は、響棒支持部天面部５１に固定されている。

振動子突出部３７の長さは響棒支持部天面部５１（および緩衝部材５７）の厚さよりも若干長い。図示では強調している。

緩衝部材５７を介して響棒支持部天面部５１を響棒２正面に当接させ、かつ、突出部３７の一端面を響棒２正面に当接させる。

この動作により、板バネ１４はその中央が響棒２から離れるように弾性変形する。振動子３１は板バネ１４に係止されており、板バネ１４の弾性機能により、振動子３１は響棒２に緩やかに押圧される。

次に加振機構１１加振時の板バネ１４の動作について説明する。図１５は板バネ機能時（加振時）の状態を示す。

音響信号は振動子３１の振動に変換され、上記当接状態（緩やかな押圧状態）により、振動は響棒２を介して響板１に伝達される。これにより、音響装置１０は作動する。つまり、音楽が再生される。

なお、音響信号はピアノ演奏に係る音源に限定されない。他の楽器や人の歌声や、これらの複合音源でもよい。これらの音源を忠実に再生できる。

上記当接状態において振動子３１が振動すると、響棒２からの反力が発生する。このとき、振動子３１が響板２から離間するおそれがある。

これに対抗するように、板バネ１４の弾性機能により、振動子３１は響棒２に向かって緩やかに付勢されている。

これにより、上記押圧状態が維持され、安定して音楽が再生される。

〜挟持動作〜

このとき、響棒支持部１３は、響棒２を挟持している。緩衝部材５７により、響棒支持部天面部５１と響棒２正面とは縁切りされている。つまり、響棒２正面方向には、振動以外の力は作用していない。したがって、響棒２に力学的な負荷を与えていない。

また、緩衝部材５７により、響棒支持部１３を介しての響棒２への振動伝播は遮断されている。したがって、振動子３１のみから響棒２に振動が伝わる。

なお、響板１に対しては、全く加工していない。当然、響板１に力学的な負荷を与えていない。

〜取付動作〜
取付動作の一例について説明する。図１６は取付動作を説明する側面図である。図１７は取付動作を説明する斜視図である。説明の便宜の為、適宜、加振機構１１等の図示を省略している。

まず、４つの締め具５３による挟持により、響棒支持部１３を響棒２に取り付ける。一方、ネジ４３螺合により、加振機構保持部１２と響棒支持部１３と板バネ１４とが一体化されている。響棒支持部１３と板バネ１４とは分離されている。

板バネ１４を傾けて、板バネ斜面６４を響棒支持部天面部５１に対向させながら、板バネ切り欠け６１が響棒支持部係止ピン５６に係合するように、板バネをスライドさせる。

バールによる釘抜きの要領で、板バネ表面が係止ピン５６頭部に係止されるように、連設構造の一端５６，６１を支点として、板バネ１４を回動させる。その結果、板バネネジ孔６２と響棒支持部ネジ孔５５が対応する。

さらに、ネジ４３を響棒支持部ネジ孔５５に螺合する。これにより、響棒支持部１３と板バネ１４との連設構造の他端５５，６２が形成される。

響棒支持部１３と板バネ１４とが連設されることにより、音響装置１０は容易に響棒２に取付けられる。

〜効果まとめ〜
音響装置１０は、響板１や響棒２に力学的負荷をかけない。その結果、ピアノとして使用する場合に、ピアノ本来の音色を維持できる。

板バネ１４の弾性機能により、振動子３１が加振時に反発して響板２から離間することを防止できる。継続して音楽が再生される。

音響装置１０を下側または裏側から取り付けるため、作業性が良く、取付容易である。

響棒支持部１３は挟持により響棒２に支持されるため、取付容易である。

響棒支持部１３と板バネ１４との連設構造の一端はスライド係合であるため、取付容易である。

取付容易な構造であるとともに、取外しも容易である。取り外したとき、響板１や響棒２に加工跡が残らない。

簡単に元の状態に戻すことができる。したがって、試しに加振機構を取り付けようとする契機となる。

〜変形例〜
また、上記音響装置１０は一例であり、発明の技術思想の範囲で、適宜、種々の変形が可能である。例えば、図１８は一変形例に係る音楽装置要部の斜視図である。

上記実施形態では、ネジ螺合により響棒支持部１３と板バネ１４との連設構造の他端を構成したが、変形例のようにドローラッチ構造４４により構成してもよい。

〜備考〜
従来から、大手ピアノメーカーにより、ピアノの響板を電子デバイスの音響装置として利用することが試みられている。大手ピアノメーカーは、ピアノの構造を熟知しており、響板の特性を最大限発揮しようと、振動を直接響板に伝達している。したがって、響棒を利用しようとする契機がない。

一方、発明者は試しに響棒に振動を伝達したところ、充分な音響が得られた。振動を直接響板に伝達する場合と比べても、気軽に音楽を楽しむ分には、相違はなかった。

そして、響棒を取付構造に利用することを着想し、試行錯誤を経て、本発明を完成させるに至った。すなわち、響棒であれば、挟持機構を適用できる。

１響板
２響棒
３支柱
１０音響装置
１１加振機構１１
１２加振機構保持部
１３響棒支持部
１４板バネ
３１振動子
３２永久磁石
３３ヨーク
３４ボイスコイル
３５ダンパー
３６貫通部
３７突出部
４１環状保持部
４２ネジ孔
４３ネジ
４４ラッチドロー構造
５１天面部
５２側面部
５３締め具
５４開口部
５５ネジ孔
５６係止ピン
５７緩衝部材
６１切り欠け
６２ネジ孔
６３貫通孔
６４斜面

Claims

外部からの音響信号に基づき加振する加振機構と、
前記加振機構を保持する加振機構保持部と、
ピアノの響棒に支持される響棒支持部と、
前記響棒支持部に連設されるとともに、前記加振機構保持部に連設され、前記加振機構の振動子を響棒に押圧させる板バネと、
を備えることを特徴とする音響装置。
前記板バネは貫通孔を有し、
前記振動子は、貫通孔を貫通するとともに、前記板バネに係止される
ことを特徴とする請求項１記載の音響装置。
前記振動子は、貫通部と突出部とを含む多段構造を有し、
前記貫通部は前記貫通孔に対応して前記貫通孔以下の径を有し、
前記突出部は前記貫通孔より突出して、前記突出部の一端面は前記響棒に当接され、前記突出部は前記貫通孔超の径を有し、前記突出部の他端面外周は前記板バネに当接される
をことを特徴とする請求項２記載の音響装置。
前記響棒支持部と前記板バネとは分離可能であり、
前記響棒支持部は、前記響棒支持部の連設面から垂直に延設される係止ピンを有し、
前記板バネは、長手方向一端に切り欠けを有し、
前記板バネがスライドして、前記切り欠けが前記係止ピンに係合するとともに、前記板バネが前記係止ピン頭部に係止されて、前記響棒支持部と前記板バネとが連設される
をことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の音響装置。
前記板バネの連設面側かつ切り欠け側には斜面が形成されている
をことを特徴とする請求項４記載の音響装置。
前記響棒支持部は、響棒の側面を挟持する
をことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の音響装置。
前記響棒支持部は、響棒正面に対向する天面部と、天面の両端から延設され響棒側面に対向する側面部とからなるクランプ機構であり、
前記天面部と響棒正面との間には緩衝部材が介設される
をことを特徴とする請求項１〜６いずれか記載の音響装置。
前記響棒支持部は、４カ所以上にて響棒に支持される
をことを特徴とする請求項６〜７いずれか記載の音響装置。